鳳太礦集區(qū)基于MRAS證據(jù)權(quán)重法的金礦床找礦預(yù)測

劉 芳，王 雷，王 飛

(1.陜西鳳縣四方金礦有限責(zé)任公司； 2.寶雞西北有色七一七總隊有限公司)

引 言

鳳太礦集區(qū)地處秦嶺東段、挾持于趙家—湘子河—督門斷裂與酒奠梁—江口斷裂之間，由對沖推覆構(gòu)造形成，其內(nèi)部褶皺、斷裂組合形成近似菱形的構(gòu)造塊呈北西西向展布[1]。其成礦區(qū)帶位于秦嶺造山帶泥盆系金多金屬成礦帶中部，礦種以鉛、鋅、金為主，已經(jīng)探明的鉛、鋅金屬儲量超過500萬t，金儲量超過200 t[2]。

前人已經(jīng)對鳳太礦集區(qū)內(nèi)的鉛鋅礦床、金礦床進(jìn)行了大量研究[3-7]，但對礦床成因存在不同認(rèn)識，認(rèn)為以熱水噴流沉積改造型(再造型)礦床[2-3]為主。為了進(jìn)一步推進(jìn)鳳太礦集區(qū)金礦床勘查工作的深入開展，提高對金成礦規(guī)律的研究，并為深部及外圍找礦提供新的突破方向，本文依托陜西省鳳太礦集區(qū)找礦預(yù)測項目，基于MRAS軟件進(jìn)行金找礦預(yù)測工作。MRAS軟件是中國地質(zhì)科學(xué)院開發(fā)的一套基于MapGIS平臺的礦產(chǎn)資源評價軟件[8],被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)礦產(chǎn)資源的成礦預(yù)測和潛力評價項目[6-12]。

本次主要應(yīng)用“三位一體”找礦理論，根據(jù)已知的金礦床建立金礦床找礦標(biāo)志，構(gòu)置了金礦床預(yù)測因子，建立了MapGIS空間數(shù)據(jù)庫，并采用MRAS軟件中的證據(jù)權(quán)重模型，對預(yù)測范圍的金找礦潛力進(jìn)行了預(yù)測和評價。

1 成礦地質(zhì)背景

鳳太礦集區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊與揚子板塊的挾持部位，南秦嶺晚古生代裂陷盆地，北部以趙家莊—湘子河—都督門斷裂(F21)為界，南部以酒奠梁—江口斷裂(F22)為界(見圖1)。該礦集區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造呈北西西向，西部則發(fā)育北東向構(gòu)造，北西西向與北東向構(gòu)造交會部位是賦存金礦床的有利部位[13]。

1—東河群 2—下三疊統(tǒng) 3—石炭系 4—九里坪組 5—星紅鋪組 6—古道嶺組 7—斷裂及編號 8—角度不整合接觸界線 9—復(fù)式向斜軸線 10—二長花崗巖 11—花崗閃長巖 12—花崗斑巖脈 13—閃長玢巖脈 14—煌斑巖脈 15—鈉長角礫巖脈 16—鉛鋅礦床 17—金礦床圖1 鳳太礦集區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖

鳳太礦集區(qū)出露地層主要為泥盆系，為一套淺變質(zhì)濱淺海相沉積碎屑巖。自下而上有中泥盆統(tǒng)古道嶺組(D2g)，上泥盆統(tǒng)星紅鋪組(D3x)、九里坪組(D3j)。其中，星紅鋪組主要發(fā)育千枚巖，是金礦床的主要賦礦層位。

鳳太礦集區(qū)巖漿巖較發(fā)育，東南部出露西壩花崗巖體[14]，巖性主要為二長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖；東北部出露花紅樹坪巖體；西部以北西西向花崗斑巖脈及北東向閃長玢巖脈為主。該礦集區(qū)內(nèi)金礦床、鉛鋅礦床發(fā)育部位的巖脈分布同樣較為集中。

2 找礦標(biāo)志研究

鳳太礦集區(qū)以鉛鋅、金為優(yōu)勢礦種，已發(fā)現(xiàn)鉛鋅、金、銅、鐵礦床(點)121處。其中，特大型金礦床為八卦廟金礦床，大型金礦床為龐家河金礦床及雙王金礦床。對該礦集區(qū)內(nèi)的金礦床進(jìn)行了綜合研究，確定了金礦床的成因類型為中低溫巖漿熱液型[15]，本次找礦預(yù)測以“三位一體”找礦理論為依據(jù)，以八卦廟金礦床作為典型金礦床，確定其成礦地質(zhì)體為印支期中—晚三疊世中酸性隱伏侵入巖體，建立了鳳太礦集區(qū)金礦床找礦標(biāo)志。

1)區(qū)域成礦地質(zhì)背景：鳳太礦集區(qū)大地構(gòu)造處于秦嶺弧盆系鳳縣—鎮(zhèn)安陸緣斜坡帶，位于南秦嶺Au-PbZn-Fe-Hg-Sb-PM-REE-V-藍(lán)石棉-重晶石成礦亞帶，區(qū)域成礦構(gòu)造帶為山陽—鳳鎮(zhèn)斷裂帶。

2)成礦地質(zhì)體：印支期中—晚三疊世中酸性隱伏侵入巖體。

3)成巖成礦構(gòu)造：成巖構(gòu)造為北西向斷裂及褶皺，成礦構(gòu)造為次生成礦結(jié)構(gòu)面。

4)含礦地層：星紅鋪組。

5)成礦作用特征標(biāo)志：金礦床總體沿北西西向分布，大多集中在絲毛嶺—八卦廟—小梨園斷裂一帶，受斷裂控制，賦礦巖性主要為斑點狀鐵白云質(zhì)千枚巖，礦體總體呈似層狀、透鏡狀、鞍狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與地層總體產(chǎn)狀基本一致。由礦體向外依次為Au-Ag-As-Sb-Bi-Pb的元素分帶；金礦床產(chǎn)于區(qū)域北西西向脆韌性剪切構(gòu)造與北東向構(gòu)造交會部位[12]。

3 預(yù)測變量與構(gòu)置

根據(jù)鳳太礦集區(qū)金礦床找礦標(biāo)志，分析和提取以下信息作為預(yù)測變量。

1)地層：鳳太礦集區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的金礦床主要產(chǎn)于星紅鋪組中(見圖2-a))，因此選用星紅鋪組作為金礦床預(yù)測的預(yù)測變量，該預(yù)測變量對于金礦床預(yù)測有重要意義。

2)構(gòu)造：鳳太礦集區(qū)金礦床成因類型為中低溫巖漿熱液型，斷裂對金礦床的形成有明顯的控制作用，考慮金礦床發(fā)育于北西西向斷裂附近及北西西向與北東向構(gòu)造交會部位(見圖2-b))，因此選取了北西向構(gòu)造1.0 km緩沖區(qū)、斷裂交會2.0 km緩沖區(qū)作為預(yù)測變量。

3)巖漿巖：根據(jù)對八卦廟金礦床的研究，在該金礦區(qū)雖然未見同期侵入巖體，但花紅樹坪巖體距該金礦床約4 km，其區(qū)位關(guān)系指示二者之間關(guān)系密切，因此選擇5 km作為巖漿巖的緩沖半徑。

4)化探異常：1 ∶5萬水系沉積物測量結(jié)果顯示，Au、Ag、As、Sb和W異常(見圖2-c))往往對應(yīng)已發(fā)現(xiàn)的金礦床(點)，因此選擇Au、Ag、As、Sb和W異常作為預(yù)測變量。

5)環(huán)形構(gòu)造：遙感解譯環(huán)形構(gòu)造(見圖2-d))反映了隱伏巖體的分布，且金礦床均分布在遙感解譯環(huán)形構(gòu)造內(nèi)部，與成礦有較高的相關(guān)性，因此選用遙感解譯環(huán)形構(gòu)造作為預(yù)測變量。

6)遙感蝕變異常：蝕變是尋找熱液型礦床的重要標(biāo)志，鳳太礦集區(qū)內(nèi)的金礦床均落在遙感蝕變異常內(nèi)，因此選取鐵染異常、羥基異常作為預(yù)測變量(見圖2-d))。

圖2 鳳太礦集區(qū)金礦床找礦模型

綜合地質(zhì)、礦產(chǎn)、化探異常和遙感等方面找礦標(biāo)志，將星紅鋪組、北西向斷裂、斷裂交會部位、環(huán)形構(gòu)造、巖漿巖、鐵染異常、羥基異常、W異常、Sb異常、Au異常、As異常、Ag異常作為鳳太礦集區(qū)金礦床的預(yù)測變量(見表1)。

表1 鳳太礦集區(qū)預(yù)測變量先驗概率

4 證據(jù)權(quán)重法預(yù)測模型構(gòu)建

通過對鳳太礦集區(qū)金礦床的研究，選取中部泥盆系地層分布區(qū)作為預(yù)測區(qū)，金礦床的預(yù)測方法類型確定為復(fù)合內(nèi)生型。

基于MRAS軟件的證據(jù)權(quán)重法，以鳳太礦集區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的15個金礦床(點)作為模型單元，構(gòu)置了12個預(yù)測變量，按照0.9 km×0.9 km 網(wǎng)格間距確定各預(yù)測變量與已知金礦床(點)的位置關(guān)系，計算各預(yù)測變量的證據(jù)權(quán)重值，最后計算各網(wǎng)格單元的成礦概率。鳳太礦集區(qū)預(yù)測變量先驗概率見表1，預(yù)測變量證據(jù)權(quán)重值見表2。

表2 鳳太礦集區(qū)預(yù)測變量證據(jù)權(quán)重值

使用證據(jù)權(quán)重法預(yù)測模型進(jìn)行成礦預(yù)測的一個重要前提是所有預(yù)測變量都是條件獨立的[8]。通過MRAS軟件進(jìn)行預(yù)測變量獨立性驗證，結(jié)果表明本次采用的12個預(yù)測變量具有獨立性，可作為預(yù)測的證據(jù)因子。

5 找礦預(yù)測

本次找礦預(yù)測采用證據(jù)權(quán)重法，對預(yù)測區(qū)進(jìn)行優(yōu)選。在MRAS軟件中對預(yù)測變量及屬性進(jìn)行提取，形成原始數(shù)據(jù)矩陣，設(shè)置礦化等級，計算后驗概率(P)，結(jié)果見表3。根據(jù)后驗概率將網(wǎng)格單元分為A、B、C 3類找礦遠(yuǎn)景區(qū)塊。把P>0.55的網(wǎng)格單元作為A級找礦遠(yuǎn)景區(qū)塊，0.31≤P≤0.55的網(wǎng)格單元作為B級找礦遠(yuǎn)景區(qū)塊，0.079≤P<0.31的網(wǎng)格單元作為C級找礦遠(yuǎn)景區(qū)塊，結(jié)果見圖3。

表3 鳳太礦集區(qū)金礦床找礦靶區(qū)后驗概率統(tǒng)計結(jié)果

圖3 鳳太礦集區(qū)金礦床找礦靶區(qū)圖

根據(jù)找礦遠(yuǎn)景區(qū)的后驗概率平均值、面積和已發(fā)現(xiàn)礦床(點)數(shù)量等，結(jié)合鳳太礦集區(qū)金礦床的地質(zhì)特征，共圈定了5處找礦靶區(qū)，并對其進(jìn)行了級別劃分。Ⅰ級找礦靶區(qū)2處，分別為八卦廟金深部找礦靶區(qū)和絲毛嶺—沈家灣金找礦靶區(qū)，這2處找礦靶區(qū)內(nèi)均包含已發(fā)現(xiàn)金礦床(點)3處。Ⅲ級找礦靶區(qū)3處：①松樹灣唐家灣金找礦靶區(qū)，其內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金礦點2處；②花紅樹坪金找礦靶區(qū)，其內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金礦點1處；③黃泥峽溝金找礦靶區(qū)，其內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金礦點1處。

6 結(jié) 論

鳳太礦集區(qū)內(nèi)金礦床經(jīng)過多年開采和勘查，已積累了大量的地質(zhì)及物化探資料。本次首次采用MRAS證據(jù)權(quán)重法對其進(jìn)行處理和分析，圈出了找礦靶區(qū)，其與成礦帶吻合度高。

1)在成礦地質(zhì)背景分析和對八卦廟金礦床研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了鳳太礦集區(qū)金礦床找礦標(biāo)志，基于MRAS軟件開展了金礦床找礦預(yù)測，提取并構(gòu)置了12個預(yù)測變量作為證據(jù)因子，并計算了其證據(jù)權(quán)重值。

2)在綜合分析金礦床成礦條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合MRAS證據(jù)權(quán)重模型，在鳳太礦集區(qū)內(nèi)圈定了找礦靶區(qū)5處，并進(jìn)行了等級劃分，為今后金礦床勘查工作提供依據(jù)。